基于互聯(lián)網(wǎng)+的“智慧工地”在建筑工地上的應用

陳 楠

中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司廣東省分公司 廣東 廣州 510000

為推進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，我國經(jīng)濟正逐漸從高速增長階段轉向高質量發(fā)展階段。在這個背景下，對建筑行業(yè)提出了新的發(fā)展要求，其中包括“創(chuàng)新、精益、綠色、智慧”四個建造的協(xié)同發(fā)展。

為了實現(xiàn)這一目標，我們需要充分關注“智慧工地”在建筑工地的具體應用，并優(yōu)化傳統(tǒng)管理模式。構建一個全面的“智慧工地”管理體系是至關重要的。在這個過程中，建設單位需要充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)+的優(yōu)勢，將大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代化信息技術手段融入到建筑工地的日常管理工作中。

通過引入互聯(lián)網(wǎng)+和現(xiàn)代化信息技術，我們可以建立一個全方位、全過程、全時段的監(jiān)督與管理平臺。這個平臺將有助于解決實際工作中遇到的各種難點問題。例如，利用大數(shù)據(jù)分析，可以對施工進度進行準確預測和優(yōu)化調整。通過人工智能技術，可以實現(xiàn)建筑材料和設備的智能監(jiān)控和管理，提高效率同時降低資源消耗。

智慧工地的應用還可以提升安全管理水平。通過視頻監(jiān)控、無人機巡檢等技術手段，可以實現(xiàn)對工地現(xiàn)場的實時監(jiān)測與預警，及時發(fā)現(xiàn)和解決安全隱患。同時，智能化的辦公系統(tǒng)和協(xié)同工作平臺可以提高各個部門之間的溝通與協(xié)作效率，促進項目管理的精益化。

此外，智慧工地還可以充分利用可再生能源和節(jié)能技術，推動綠色建筑的發(fā)展。通過智能化的能源管理系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)測設備，可以實現(xiàn)對能源消耗和環(huán)境影響的實時監(jiān)測和控制，降低建筑工地的碳排放和資源浪費。

1 建筑工程智慧工地的關鍵技術

智慧工地是指通過綜合利用大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+和物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化技術手段，在施工現(xiàn)場管理中聚焦施工關鍵要素，構建立體化的工地管理網(wǎng)絡，其中包括信息采集、數(shù)據(jù)分析、高效協(xié)同和數(shù)字溯源。

在建筑工程管理中，大數(shù)據(jù)涉及人員、機械設備、物料、施工工藝以及環(huán)境等方面的數(shù)據(jù)。這些不同類型的信息相互交叉、融合，而大數(shù)據(jù)技術可以深度挖掘這些差異化數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。通過對數(shù)據(jù)的分析，可以為施工現(xiàn)場提供及時、準確的風險預警與評估。同時，還可以了解施工各環(huán)節(jié)的內在關聯(lián)，實現(xiàn)施工風險的動態(tài)化監(jiān)測[1]。

物聯(lián)網(wǎng)感知技術是建筑工程管理中的另一個重要組成部分。它是“人、機、料、法、環(huán)”等信息的多源數(shù)據(jù)感知基礎。通過物聯(lián)網(wǎng)設備獲取數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)椒掌髦校瑸檎麄€管理工作提供了重要的數(shù)據(jù)基礎。

互聯(lián)網(wǎng)技術在建筑工程管理中的應用也起著重要的作用。通過無線網(wǎng)絡線傳輸信息，管理人員可以通過服務器發(fā)出指令與現(xiàn)場設備進行交互。同時，通過遠程監(jiān)控的方式，可以為管理人員和監(jiān)督部門提供監(jiān)控畫面，實現(xiàn)遠程和現(xiàn)場管理相結合的新模式。

智慧工地是基于大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+和物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化技術手段的綜合利用，在施工現(xiàn)場管理中聚焦施工關鍵要素，構建信息采集、數(shù)據(jù)分析、高效協(xié)同和數(shù)字溯源的立體化工地管理網(wǎng)絡。通過充分應用這些技術，可以提高施工現(xiàn)場的風險預警和評估能力，實現(xiàn)施工風險的動態(tài)監(jiān)測，為整個管理工作提供重要的數(shù)據(jù)基礎，并實現(xiàn)遠程和現(xiàn)場管理相結合的新模式。

2 互聯(lián)網(wǎng)+“智慧工地”在建筑工地的應用

2.1 工地可視化平臺

可視化平臺是依托物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)+構建的數(shù)據(jù)分析管理平臺，屬于全新的工地管理模式，可以對建筑工地現(xiàn)場施工任一環(huán)節(jié)進行實時性監(jiān)控與管理，讓“人機料法環(huán)”等數(shù)據(jù)得到集成化處理，統(tǒng)一收集到可視化平臺當中，實現(xiàn)工地的信息化、智能化管理。建筑信息模型(BIM)模型作為近些年蓬勃興起的技術手段，將其應用于現(xiàn)場施工的全過程中，可以實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)的動態(tài)化收集與處理[2]。(1)施工管理前期階段。各方參建單位可借助BIM管理平臺針對施工組織、方案實施可視化分析，借此對施工組織不合理現(xiàn)象進行及時了解，還可將4D模擬應用在復雜節(jié)點的施工工藝組織和規(guī)劃當中，最大程度降低施工中可能會發(fā)生的質量、安全方面風險。以“聯(lián)通匠造監(jiān)管平臺”為例，它可將施工計劃(WBS)與BIM構件關聯(lián)在一起，開展自動化的4D施工模擬，并形成相關的進度、造價分析曲線，為整個施工管理提供可視化數(shù)據(jù)參考，降低各類風險事件發(fā)生率；(2)施工階段。建設單位可要求施工單位向監(jiān)理單位及時上報施工計劃與實際進度，對其進行一定審核之后，利用BIM模型將進度現(xiàn)狀直觀地展示出來，與基礎進度信息配合在一起，對進度情況實施自動化統(tǒng)計與分析。除了要對施工工序與進度進行合理安排之外，造價管理也是非常重要的內容，需積極利用智能監(jiān)控模塊、BIM模型進行數(shù)據(jù)分析，結合材料、設備管理、費用管理等模塊，針對施工現(xiàn)場的資金使用情況做出重點分析，必要時還可接入合同款支付等系統(tǒng)，針對工程款收支情況做出合理統(tǒng)計，實現(xiàn)工地資金的實時監(jiān)控，確保合同各方權益。此外，為提升施工現(xiàn)場人員、財產(chǎn)安全性，借助圖像識別技術對現(xiàn)場、周邊的安全情況進行全方位了解，為施工安全提供一定預警，提升現(xiàn)場施工安全性；(3)竣工驗收階段。BIM 模型具有可視化、空間感較強的優(yōu)勢，將其引入竣工驗收階段，可以借助模型了解并對比各項施工數(shù)據(jù)與變更情況，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算的自動化，獲得高效率、高質量的驗收檢查成果。

2.2 工地遠程安全監(jiān)控系統(tǒng)

建筑工程項目具有涉及工種多，施工作業(yè)復雜，多工種交叉頻繁等問題，一旦在施工過程中發(fā)生問題，很難追溯責任，因此需要引入遠程監(jiān)控系統(tǒng)。智慧化工地的遠程監(jiān)控系統(tǒng)重點針對進出場入口、施工作業(yè)面、高危施工區(qū)實施不間斷的24h高清視頻監(jiān)控，同時會利用GIS地圖或BIM模型對各個重要監(jiān)控點位實施標記，便于管理人員借助手機端、電腦端隨時、隨地的查看相應影像[3]。將遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用數(shù)字化工地當中，一方面可以幫助管理人員突破時空限制，針對施工現(xiàn)場開展24h可視化檢查，另一方面可以借助監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)智能行為分析，利用大數(shù)據(jù)、云計算等技術的深度學習算法，針對頭戴安全帽人員的圖像特征進行智能化分析，一旦發(fā)現(xiàn)未佩戴安全帽人員，可通過自動截取圖片的方式發(fā)出預警提示，強化工人佩戴安全帽的習慣，加強工地安全管理力度,。現(xiàn)場施工中的關鍵工序較多，可以設置一些可移動攝像頭進行視頻監(jiān)管和行為分析，通過數(shù)字化監(jiān)管確保施工的規(guī)范化。以深基坑施工為例，其穩(wěn)定性作為施工重點關注內容，可采取位移傳感器、水位傳感器針對基坑開挖過程中的邊坡土體、支護結構的穩(wěn)定性做出實時監(jiān)測，為開挖速度、支撐措施的及時調整提供有效依據(jù)，促進基坑施工的順利、安全開展。此外，還可以將碗形鷹眼視頻監(jiān)控系統(tǒng)裝置布置在塔式起重機或施工現(xiàn)場中心制高點，以此實現(xiàn)全景監(jiān)控，真正實現(xiàn)無盲區(qū)、無死角的立體式全景覆蓋。碗形鷹眼視頻監(jiān)控機不僅可以對監(jiān)控畫面進行任意角度拖動、放大與旋轉，還可以與終端設備關聯(lián)進行實景式操作，實現(xiàn)對施工現(xiàn)象全貌、生產(chǎn)動態(tài)的監(jiān)控，為管理層的現(xiàn)場決策提供良好依據(jù)。總之，遠程監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以對施工人員的工作積極性、責任心產(chǎn)生督促效果，為施工統(tǒng)一化化管理提供便利，還可以在事故發(fā)生第一時間明確發(fā)生原因并判定事故責任人員。

2.3 工地人員管理系統(tǒng)

建筑工地一般都需要大量施工人員，不同施工環(huán)節(jié)所需工種也存在一定差異，使得施工人員的信息統(tǒng)計成為業(yè)界的一大難題。積極引入數(shù)字化工地管理系統(tǒng)實現(xiàn)全方位的人力資源管理，主要涉及進場教育、人員信息錄入、人員定位、工時管理、考勤等內容，此種動態(tài)化管理平臺可對勞務人員備案資料真實性、準確性進行有效監(jiān)管，便于及時獲取勞務人員的實時位置、一日工時等概況，為其考勤提供依據(jù)[4]。具體而言，所有人員入場前均需接受安全教育，合格者身份信息需錄入到管理系統(tǒng)當中，由人員專用通道經(jīng)門禁設備刷臉考勤。此外，所有施工現(xiàn)場出入口、作用區(qū)均需安裝“工地寶”裝置，以此接收安全帽中芯片發(fā)出的信號，將人員位置、行動軌跡顯示于系統(tǒng)當中，便利管理層對及時追蹤一線工人動向，了解施工現(xiàn)場人力資源配置情況。數(shù)字化工地重點關注人力資源的動態(tài)化管理，一般會依照工人工種、班組進行一定分類，利用階梯式分組管理的方式記錄每位工人的出勤情況，并由系統(tǒng)做出自動統(tǒng)計與分析。此種智能化分類程度提升了人力資源管理效率，避免因人員信息問題影響到整個工程進度，顯示出良好應用價值。

2.4 工地設備監(jiān)管系統(tǒng)

工地設備的數(shù)字化管理以工程機械設備的工作狀態(tài)監(jiān)測與車輛管理為主，主要是利用傳感器技術、大數(shù)據(jù)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術針對所有運行數(shù)據(jù)進行全過程監(jiān)控與記錄，確保施工安全與效率。以塔式起重機為例，可借助工程仿真模型針對塔吊的工作狀態(tài)進行動態(tài)化監(jiān)控，具體就是將監(jiān)控控制黑匣子與各類傳感器設備安裝于駕駛室內，針對塔式起重機的運行情況做出實時性監(jiān)控，利用黑匣子傳感器記錄運行數(shù)據(jù)與報警數(shù)據(jù)并傳送至管理平臺，實施針對性交底與二次安全教育，避免因設備的違規(guī)操作引發(fā)安全風險事件。特別是在多塔吊同時開展作業(yè)的過程中，實時的安全監(jiān)控與聲光報警系統(tǒng)能夠在塔吊處于運轉超標狀態(tài)下做出相應提醒[5]。對于施工升降機、卸料平臺等設備，可以將傳感器視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用其中，通過實時監(jiān)控的方式實現(xiàn)設備危險動作的自動化終止，最大程度地避免、減少安全事故。車輛管理即針對入場的車輛實時拍照與登記，包括類型、車牌號碼、進出時間等，實現(xiàn)對工地車輛安全的有效把控。在對車輛實施信息化管理時，需充分應用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)，與車輛運輸?shù)能嚵鳌④囁佟⒓t綠燈時間等結合在一起，擇優(yōu)選取最佳運輸路線，將物料運輸所用時間盡可能控制在較少狀態(tài)。同時，工地設備監(jiān)管系統(tǒng)的應用也能為材料運輸車輛進退場的情況提供視頻溯源，為可能存在的問題提供一定參考。此外，針對車輛運輸過程中可能造成的耗損問題，可提前研究出專用的車輛器械，最大程度保障經(jīng)濟效益。

2.5 工地環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

以往的施工現(xiàn)場主要依靠人工降塵來減少揚塵，但僅能在一定程度上減少灰塵，無法有效解決建筑及周邊環(huán)境中可能引發(fā)揚塵污染的問題。這給施工現(xiàn)場和周邊環(huán)境帶來了嚴重的揚塵危害，成為城鎮(zhèn)市民投訴的熱點問題，也是影響整個建筑項目施工進度的重要問題。因此，積極利用互聯(lián)網(wǎng)+技術構建工地環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)變得尤為重要。

企業(yè)可以積極運用物聯(lián)網(wǎng)設備，如揚塵噪聲監(jiān)測設備等，將工地內的PM2.5濃度、噪聲等作為主要監(jiān)測對象，并結合施工現(xiàn)場的溫度、濕度、風險和風力等因素，進行數(shù)據(jù)采集工作，并將所有信息上傳到服務器中，實現(xiàn)對施工現(xiàn)場環(huán)境信息的動態(tài)化和協(xié)同化監(jiān)管。

通過與噴淋降塵系統(tǒng)相關聯(lián)，將揚塵噪聲監(jiān)測設備與現(xiàn)場噴淋降塵系統(tǒng)相互配合，構建施工環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。一旦施工現(xiàn)場出現(xiàn)揚塵超標問題，服務器終端會下達噴淋指令，以降低現(xiàn)場的粉塵濃度，改善工作環(huán)境。

此外，揚塵噪聲監(jiān)測設備還可以與施工現(xiàn)場車輛管控系統(tǒng)、施工管控系統(tǒng)保持互聯(lián)狀態(tài)。當噪聲超過規(guī)定標準時，系統(tǒng)會自動提示司機和施工人員，便于及時采取降噪措施，減少對現(xiàn)場工作人員和周邊居民的影響，降低投訴率，加快項目的順利推進。

通過以上措施，利用互聯(lián)網(wǎng)+技術構建工地環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可以有效解決施工現(xiàn)場揚塵污染問題。該系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測和評估施工現(xiàn)場的環(huán)境狀況，并實現(xiàn)智能化的協(xié)同管理。這將提高工地環(huán)境的質量，減少對周邊環(huán)境的污染，為施工現(xiàn)場和周邊居民創(chuàng)造更好的生活條件，同時也能加快建筑項目的進度。

2.6 工地節(jié)能降耗系統(tǒng)

我國正在持續(xù)推進綠色建造，節(jié)能降耗已經(jīng)逐漸成為建筑工程管理的一項重要內容。施工現(xiàn)場各類機械設備能源浪費問題較為突出。針對該問題可以將自動化、智能化技術引入其中，針對建筑工地的配電系統(tǒng)功耗數(shù)據(jù)實施監(jiān)測與管理，促進電力使用效率的提升。一般來說，工地電力節(jié)能系統(tǒng)由隔離開關、變頻設備和智能控制器構成，前者由多組電容器組成，且每組電容器都裝配有電容器、斷路器、交流接觸器等。后者可通過設置功率因數(shù)的方式對系統(tǒng)功率因數(shù)進行獲取，一旦功率因數(shù)無法對設置值進行滿足時，需依照次序投入電容器群，待系統(tǒng)實際功率因數(shù)與目標處于保持一致狀態(tài)才可停止。倘若系統(tǒng)負荷與設備顯示出一定差異表現(xiàn)，其功率因數(shù)也會顯示出一定變化現(xiàn)象，此變化會給系統(tǒng)功率因數(shù)帶來直接性影響，需借助智能控制器對相關信息進行實時化收集，并以此作為系統(tǒng)運行狀況優(yōu)化的重要參照依據(jù)。以企業(yè)提供的調諧型無功補償裝置特征參數(shù)為例（表1），將其應用于現(xiàn)場施工中，可提高功率因數(shù)，降低電能消耗量，促使工地電力環(huán)境得到優(yōu)化，發(fā)揮出節(jié)能減排效果。

表1 調諧型無功補償裝置特征參數(shù)

3 結語

數(shù)字化建筑工地的出現(xiàn)標志著建筑行業(yè)邁向了新的質的飛躍。這一概念是基于5G移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等先進技術的信息化管理系統(tǒng)，它不僅促進了施工各環(huán)節(jié)的順利進行，還能確保工程質量和安全性，具備顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

然而，在具體實踐中，數(shù)字化建筑工地仍存在一些不足，未能實現(xiàn)理想的應用效果。為了改善這種情況，相關從業(yè)人員需要充分認識到工程實際情況，并結合精細化管理理念，加強智慧工地體系的發(fā)展。他們應努力打造一個現(xiàn)代化的數(shù)字建筑工地信息服務系統(tǒng)，該系統(tǒng)涵蓋項目決策、資源共享、設備智造和風控監(jiān)測等方面，為所有企業(yè)提供智能化管理服務，推動建筑行業(yè)的長遠發(fā)展。